EP2546140B1 - Procédé de gestion de l'orientation de roues d'aéronef, notamment en cas d'éclatement ou dégonflement de pneumatiques - Google Patents

Procédé de gestion de l'orientation de roues d'aéronef, notamment en cas d'éclatement ou dégonflement de pneumatiques Download PDF

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EP2546140B1
EP2546140B1 EP12173055.0A EP12173055A EP2546140B1 EP 2546140 B1 EP2546140 B1 EP 2546140B1 EP 12173055 A EP12173055 A EP 12173055A EP 2546140 B1 EP2546140 B1 EP 2546140B1
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EP
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wheels
orientation
steering
undercarriage
control
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German (de)
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Michaël Benmoussa
Jérôme Fraval
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Safran Landing Systems SAS
Original Assignee
Messier Bugatti Dowty SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C25/00—Alighting gear
    • B64C25/02—Undercarriages
    • B64C25/08—Undercarriages non-fixed, e.g. jettisonable
    • B64C25/10—Undercarriages non-fixed, e.g. jettisonable retractable, foldable, or the like
    • B64C25/18—Operating mechanisms
    • B64C25/26—Control or locking systems therefor
    • B64C25/30—Control or locking systems therefor emergency actuated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C25/00—Alighting gear
    • B64C25/32—Alighting gear characterised by elements which contact the ground or similar surface 
    • B64C25/50—Steerable undercarriages; Shimmy-damping

Definitions

  • the invention relates to a method of maintaining aircraft wheels in the axis.
  • the aircraft generally have an undercarriage towards the front of the aircraft which comprises a steerable lower part which carries the wheels of the undercarriage and which is associated with an orientation command to orient the lower orientable part to the ground in order to facilitate the movements of the aircraft.
  • the invention more particularly relates to the undercarriages in which the lower part forms the sliding portion of the shock absorber of the undercarriage.
  • the lower part When the undercarriage has been deployed prior to landing, the lower part is held in the axis by means of cams arranged on the lower part and on the fixed part of the undercarriage, the cams being held in cooperation by the effect of the internal pressure of the shock absorber.
  • the orientation control is activated and maintains the lower part of the undercarriage in the axis, as long as the pilot does not control the orientation of the wheels.
  • EP 1 964772 A1 is considered the state of the art closest to the object of claim 1 and discloses all the features of the preamble of claim 1.
  • one of the tires may be deflated or that bursts, during the phase not controlled by the orientation command.
  • the lower portion turns itself under the effect of friction drag on the ground undergone by the wheel whose tire remains properly inflated, so that the wheels are found square with respect to the trajectory, which can lead to the bursting of the tires and the deterioration of the wheel rims.
  • the subject of the invention is a method of managing the orientation of the wheels of a landing gear, avoiding any boarding of the steerable lower part, in particular at the time of touchdown.
  • This method is usefully implemented during the landing or takeoff phases, especially when the Orientation control is normally disabled.
  • the method allows a rapid activation of the orientation command as soon as one of the aforementioned events is detected, and allows the steering control to immediately implement the modified control law, which prevents or at all the less reduces the boarding of the wheels and the associated damage.
  • the invention is here described in relation to an aircraft undercarriage, for example a nose undercarriage provided with two steerable wheels.
  • Such an aircraft undercarriage typically comprises a box 1 mounted articulated on the structure of the aircraft.
  • a bracing member (not shown) extending between the structure of the aircraft and the box makes it possible to stabilize the caisson 1 and thus the undercarriage in the deployed position shown here.
  • a collar 5 is rotatably mounted on the lower part of the box 1 to be oriented in a controlled manner by an orientation member, here cylinders 6 mounted in "push-pull".
  • the collar 5 and the rod 2 are connected in rotation by a compass 7, so that the orientation of the collar 5 causes the orientation of the rod 2 and therefore the wheels 4a, 4b.
  • At least one angular position sensor is disposed on the box for measuring the angular position of the collar 5 and thus the wheels 4.
  • the angular position sensor 8 delivers an angular position information which is operated by an orientation calculator disposed in the angular position. aircraft which controls the orientation of the wheels 4a, 4b in response to an orientation command generated by the pilot, by pressing the pedals or rotation of a steering wheel.
  • the feedback signal ⁇ r is constituted by the angular position information generated by the angular position sensor 8.
  • the servocontrol which is implemented by the orientation calculator, comprises the calculating an error s between an orientation setpoint ⁇ originating, for example, from a steering wheel in the cockpit, and the feedback signal ⁇ r.
  • the error is here provided to a PID 10 which generates a control current i of a servovalve 11 which supplies the cylinders 6 of the orientation member.
  • the rod which forms with the box a telescopic damper, is in a relaxed position. In this position, a cam secured to the rod cooperates with a cam secured to the box to keep the wheels 4a and 4b in the axis, as shown here.
  • the steering control is neutralized during the landing phase to avoid inadvertent boarding of the wheels following a failure of the orientation member or the orientation calculator.
  • Orientation control is usually activated only when the wheels have touched the ground (and thus the rod has begun to sink into the box and the two cams are moved away), and the longitudinal speed of the aircraft has dropped below a predetermined threshold.
  • the ground force will preferentially pass through the wheel whose tire is the most inflated, which will create on the steerable part the landing gear a pivoting moment that can cause boarding of the steerable part, while the steering control is not yet activated.
  • the pressures Pa, Pb of the two tires are monitored by means of respective pressure sensors 9a and 9b.
  • sensors 9a and 9b For example, it is possible to use sensors located in the wheel rims to measure the pressure in the tires, the sensors communicating via an antenna with receivers 10a, 10b placed in the axle of the wheels.
  • the signals from the receivers 10a, 10b are supplied to an activation member 12 which controls a switch 13 here to selectively allow the supply of the control current i to the servovalve 11.
  • one of the tires is likely to be flat, while in the second case, one of the tires is likely to be deflated.
  • the activation member 12 when one of these situations is detected, the activation member 12 is adapted to activate the steering control, if it is not already, to counter any tendency to embark the lower direction of the undercarriage.
  • the activation member 12 closes the switch 13, thus allowing the control of the servovalve 11 by the angular position control.
  • the orientation control thus activated keeps the lower part rotatable in the axis, as long as the pilot does not control another orientation angle.
  • the landing can continue with the wheels held in the axis, even with an exploded tire or seriously deflated.
  • the orientation control is activated in response to the detection of one of the aforementioned events, it is programmed to implement a modified control law with respect to a nominal control law used in a nominal situation in which both tires are properly inflated.
  • the method of the invention can of course be applied in all phases where the wheels touch the ground, whether or not the orientation control is deactivated.

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Description

  • L'invention est relative à un procédé de maintien de roues d'aéronef dans l'axe.
    • ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
  • Les aéronefs possèdent en général un atterrisseur auxiliaire vers l'avant de l'appareil qui comporte une partie inférieure orientable qui porte les roues de l'atterrisseur et qui est associée à une commande d'orientation pour orienter la partie basse orientable au sol afin de faciliter les déplacements de l'aéronef. L'invention a plus particulièrement trait aux atterrisseurs directs dans lesquels la partie inférieure forme la partie coulissante de l'amortisseur de l'atterrisseur.
  • Lorsque l'atterrisseur a été déployé préalablement à l'atterrissage, la partie inférieure est maintenue dans l'axe par l'intermédiaire de cames disposées sur la partie inférieure et sur la partie fixe de l'atterrisseur, les cames étant maintenues en coopération par l'effet de la pression interne de l'amortisseur.
  • Lorsque l'aéronef atterrit, la partie inférieure de l'atterrisseur est enfoncée dans l'atterrisseur et les cames sont alors dégagées. Lorsque la vitesse de l'aéronef descend au dessous d'un seuil donné, la commande d'orientation est activée et maintient la partie inférieure de l'atterrisseur dans l'axe, tant que le pilote ne commande pas l'orientation des roues.
  • EP 1 964772 A1 est considéré comme l'état de la technique le plus proche de l'object de la revendication 1 et divulgue toutes les caractéristiques du préambule de la revendication 1. Cependant, il existe un risque que l'un des pneumatiques soit dégonflé ou qu'il éclate, pendant la phase non contrôlée par la commande d'orientation. Dans ces conditions, la partie inférieure tourne d'elle-même sous l'effet de la traînée de frottement sur le sol subie par la roue dont le pneumatique reste correctement gonflé, de sorte que les roues se retrouvent d'équerre par rapport à la trajectoire, ce qui peut conduire à l'éclatement des pneumatiques et la détérioration des jantes des roues.
  • En outre, lors des phases de roulage après l'atterrissage ou avant le décollage, un dégonflement important ou un éclatement d'un des pneumatiques risque de faire dévier l'aéronef ou endommager l'atterrisseur en raison d'une embardée soudaine.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • L'invention a pour objet un procédé de gestion de l'orientation des roues d'un atterrisseur, évitant tout embarquement de la partie inférieure orientable, notamment au moment du toucher des roues.
    • BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
  • En vue de la réalisation de ce but, on propose un procédé de gestion de l'orientation de roues d'atterrisseur d'aéronef portées par une partie inférieure orientable de celui-ci, la partie inférieure étant associée à une commande d'orientation comportant un organe d'orientation apte à orienter la partie inférieure de l'atterrisseur en réponse à un ordre d'orientation. Selon l'invention, le procédé comporte les étapes de :
    • surveiller les pressions des pneumatiques portés par les roues et, en réponse à la détection d'au moins l'un des évènements suivants:
      • * la pression de l'un des pneumatiques est inférieure à un premier seuil déterminé ;
      • * la différence entre les pressions de deux des pneumatiques est supérieure à un deuxième seuil déterminé ;
    • activer la commande d'orientation si la commande d'orientation n'est pas activée ;
    • mettre en oeuvre une loi de commande d'orientation modifiée par rapport à une loi de commande nominale utilisée lorsque les pneumatiques sont correctement gonflés.
  • Ce procédé est utilement mis en oeuvre lors des phases d'atterrissage ou de décollage, notamment lorsque la commande d'orientation est normalement désactivée. Ainsi, le procédé permet une activation rapide de la commande d'orientation dès la détection de l'un des évènements précités, et permet à la commande d'orientation de mettre en oeuvre immédiatement la loi de commande modifiée, ce qui empêche ou à tout le moins diminue l'embarquement des roues et les dégâts associés.
  • Bien sûr, si la commande d'orientation est déjà activée, il suffira alors de passer de la loi de commande nominale à la loi de commande modifiée en réponse à la détection des événements précités.
  • Bien évidemment, tout ceci n'a de sens que s'il est détecté que l'une au moins des roues de l'atterrisseur concerné est en contact avec le sol.
    • DESCRIPTION DES FIGURES
  • L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description détaillée qui suit en référence aux figures parmi lesquelles :
    • la figure 1 est une vue de face d'un atterrisseur auxiliaire d'aéronef ;
    • la figure 2 est une vue de dessus de l'atterrisseur de la figure 1 ;
    • la figure 3 est un schéma d'un asservissement pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION
  • L'invention est ici décrite en relation avec un atterrisseur auxiliaire d'aéronef, par exemple un atterrisseur avant muni de deux roues orientables.
  • Un tel atterrisseur auxiliaire d'aéronef comporte typiquement un caisson 1 monté articulé sur la structure de l'aéronef. Un organe de contreventement (non représenté) s'étendant entre la structure de l'aéronef et la caisson permet de stabiliser le caisson 1 et donc l'atterrisseur dans la position déployée représentée ici.
  • Dans le caisson 1 coulisse une tige 2 dont l'extrémité inférieure porte un essieu 3 recevant des roues 4a, 4b. Un collier 5 est monté tournant sur la partie basse du caisson 1 pour être orienté de façon commandée par un organe d'orientation, ici des vérins 6 montés en « push-pull ». Le collier 5 et la tige 2 sont liés en rotation par un compas 7, de sorte que l'orientation du collier 5 entraîne l'orientation de la tige 2 et donc des roues 4a,4b. Au moins un capteur de position angulaire est disposé sur le caisson pour mesurer la position angulaire du collier 5 et donc des roues 4. Le capteur de position angulaire 8 délivre une information de position angulaire qui est exploitée par un calculateur d'orientation disposé dans l'aéronef qui commande l'orientation des roues 4a,4b en réponse à un ordre d'orientation généré par le pilote, par appui sur les pédales ou rotation d'un volant.
  • Un asservissement est illustré à la figure 3, où l'on voit que le signal de rétroaction θr est constitué l'information de position angulaire générée par le capteur de position angulaire 8. Plus précisément, l'asservissement, qui est mis en oeuvre par le calculateur d'orientation, comporte le calcul d'une erreur s entre une consigne d'orientation θ provenant par exemple d'un volant dans le cockpit, et le signal de rétroaction θr. L'erreur est ici fournie à un PID 10 qui génère un courant de commande i d'une servovalve 11 qui alimente les vérins 6 de l'organe d'orientation.
  • Tout ceci est bien connu et n'est rappelé qu'à titre d'information pour situer le contexte de l'invention.
  • Lors d'une phase d'atterrissage, la tige, qui forme avec le caisson un amortisseur télescopique, se trouve en position détendue. Dans cette position, une came solidaire de la tige coopère avec une came solidaire du caisson pour maintenir les roues 4a et 4b dans l'axe, comme illustré ici. En général, la commande d'orientation est neutralisée lors de la phase d'atterrissage pour éviter tout embarquement intempestif des roues suite à une défaillance de l'organe d'orientation ou du calculateur d'orientation. La commande d'orientation n'est en général activée que lorsque les roues ont touché le sol (et donc que la tige a commencé à s'enfoncer dans le caisson et que les deux cames sont éloignées), et que la vitesse longitudinale de l'aéronef soit descendue au dessous d'un seuil prédéterminé.
  • Cependant, si les roues de l'atterrisseur touchent le sol alors que les pressions dans les pneumatiques sont très différentes, l'effort du sol va transiter préférentiellement par la roue dont le pneumatique est le plus gonflé, ce qui va créer sur la partie orientable de l'atterrisseur un moment de pivotement qui peut provoquer l'embarquement de la partie orientable, alors que la commande d'orientation n'est pas encore activée.
  • Pour éviter un tel évènement, et selon l'invention, on surveille les pressions Pa, Pb des deux pneumatiques à l'aide de capteurs de pression respectifs 9a et 9b. On pourra par exemple utiliser des capteurs implantés dans les jantes des roues pour mesurer la pression régnant dans les pneumatiques, les capteurs communiquant par une antenne avec des récepteurs 10a,10b placés dans l'essieu des roues. Les signaux issus des récepteurs 10a, 10b sont fournis à un organe d'activation 12 qui commande ici un interrupteur 13 pour autoriser sélectivement la fourniture du courant de commande i à la servovalve 11.
  • Grâce aux capteurs de pression 9a, 9b, les évènements suivants vont pouvoir être détectés:
    • l'une des pressions relevées dans l'un des pneumatiques est inférieure à un premier seuil déterminé P1 ; soit Pa ou Pb ≤ P1
    • la différence entre les pressions relevées par les capteurs de pression 9a, 9b est supérieure à un deuxième seuil déterminé P2 ; soit |Pa - Pb| ≥ P2.
  • Dans le premier cas, l'un des pneumatiques est vraisemblablement crevé, tandis que dans le deuxième cas, l'un des pneumatiques est vraisemblablement dégonflé.
  • Selon l'invention, lorsque l'une de ces situations est détectée, l'organe d'activation 12 est adapté à activer la commande d'orientation, si elle ne l'est pas déjà, pour contrer toute tendance à l'embarquement de la partie inférieure orientable de l'atterrisseur. En pratique, l'organe d'activation 12 ferme l'interrupteur 13, permettant ainsi la commande de la servovalve 11 par l'asservissement de position angulaire. La commande d'orientation ainsi activée maintient la partie inférieure orientable dans l'axe, tant que le pilote ne commande pas un autre angle d'orientation. Ainsi, l'atterrissage peut se poursuivre avec les roues maintenues dans l'axe, même avec un pneumatique éclaté ou sérieusement dégonflé.
  • Selon l'invention, une fois la commande d'orientation activée en réponse à la détection de l'un des événements précités, celle-ci est programmée pour mettre en oeuvre une loi de commande modifiée par rapport à une loi de commande nominale utilisée dans une situation nominale dans laquelle les deux pneumatiques sont correctement gonflés.
  • De préférence, la ou les modifications sont choisies parmi les actions listées ci-dessous:
    • limiter l'angle d'orientation de la partie orientable de l'atterrisseur (par exemple ±45°), pour n'autoriser que des virages larges et interdire les demi-tours serrés ;
    • limiter la vitesse maximale de l'aéronef à laquelle les roues peuvent être orientées (par exemple 5 noeuds) pour n'autoriser les manoeuvres au sol qu'à basse vitesse ;
    • limiter la vitesse angulaire d'orientation des roues (par exemple ±5 degrés/seconde) pour éviter tout mouvement brusque ;
    • augmenter la sensibilité de la commande aux faibles angles (par exemple une orientation de 2,5 degrés pour une consigne de 5 degrés, soit un facteur 2) afin d'éviter des amplitudes d'orientation trop grandes ;
    • augmenter la bande morte afin d'éviter des oscillations de la partie orientable de l'atterrisseur autour de 0 degré.
    • réduire la dynamique de la commande en modifiant les gains de la commande, voire la structure du correcteur utilisé.
  • Bien sûr, si la commande d'orientation est déjà activée et fonctionne selon la loi de commande nominale, la détection de l'un des événements précités provoque le passage de la loi de commande nominale à la loi de commande modifiée.
  • Le procédé de l'invention peut être bien entendu appliqué dans toutes les phases où les roues touchent le sol, que la commande d'orientation soit ou non désactivée.

Claims (2)

  1. Procédé de gestion de l'orientation de roues (4a,4b) d'atterrisseur d'aéronef portées par une partie inférieure orientable de celui-ci, la partie inférieure étant associée à une commande d'orientation comportant un organe d'orientation (6) apte à orienter la partie inférieure de l'atterrisseur en réponse à un ordre d'orientation, caractérisé en ce que, le procédé comporte les étapes de :
    - surveiller les pressions (Pa, Pb) des pneumatiques portés par les roues et, en réponse à la détection d'au moins l'un des évènements suivants:
    * la pression de l'un des pneumatiques est inférieure à un premier seuil déterminé (P1);
    * la différence entre les pressions de deux des pneumatiques est supérieure à un deuxième seuil déterminé (P2);
    - activer la commande d'orientation si la commande d'orientation n'est pas activée ;
    - mettre en oeuvre une loi de commande d'orientation modifiée par rapport à une loi de commande nominale utilisée lorsque les pneumatiques sont correctement gonflés.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la loi de commande d'orientation modifiée est modifiée par rapport à la commande nominale selon une ou plusieurs des actions suivantes:
    - limiter l'angle d'orientation de la partie orientable de l'atterrisseur, de préférence à ±45 degrés ;
    - limiter la vitesse maximale de l'aéronef à laquelle les roues peuvent être orientées, de préférence en dessous de 5 noeuds;
    - limiter la vitesse angulaire d'orientation des roues, de préférence à ±5 degrés par seconde ;
    - augmenter la sensibilité de la commande aux faibles angles, de préférence d'un facteur 2 ;
    - augmenter la bande morte autour de 0 degré;
    - réduire la dynamique de la commande.
EP12173055.0A 2011-07-12 2012-06-21 Procédé de gestion de l'orientation de roues d'aéronef, notamment en cas d'éclatement ou dégonflement de pneumatiques Active EP2546140B1 (fr)

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